光立方课程设计

江苏师范大学物电学院

课程设计报告

课程名称：光学课程设计

题目：LED光立方设计

专业班级：光电信息科学与工程 13物81

学生姓名：郭程程

学生学号： 130228004

日期： 2015年12月16号

指导教师：蔡廷栋

物电学院教务部印制

基于STC12C5A60S2单片机的LED光立方设计

摘要

本文详细的介绍了光立方的搭建过程，以51系列的单片机STC12C5A60S2为主要的控制芯片，由512个LED通过共阴的形式连接起来，由74HC573为扩展单片机的I/O口，用ULN2803为驱动电路，形成一个规格为8*8*8(长，宽，高)14cm*14cm*20cm立方体,还介绍了这款芯片的特点和使用方法及在调试过程中遇到的软件和硬件方面的问题及解决方法，详细的阐述了光立方的设计原理和架构方法，对光立方目前存在的意义也进行了详细的介绍。

关键词：光立方；74HC573；单片机；ULN2803；LED

The LED light cube design based on

STC12C5A60S2 microcontroller

Abstract

This PaPer introduCes the ProCess of Building Light CuBe, with 51 Series MCU

STC12C5A60S2 as the main Control ChiP, ConneCted By 512 LED By CO Yin form, By

74HC573 for the exPansion of the MCU I/O Port, using ULN2803 as the drive CirCuit, the formation of a sPeCifiCation for 8*8* 8 (length, width, height) the 14Cm*14Cm*20Cm CuBe, also introduCes the CharaCteristiCs and methods of use of the ChiP and software and hardware in the ProCess of deBugging ProBlems and solutions, desCriBed in detail the design PrinCiPle and arChiteCture method Light CuBe, the CuBe existed at Present signifiCanCe have also Been introduCed in detail.

Keywords:Light CuBe; 74HC573; STC12C5A60S2; ULN2803; LED

目录

1 概述 (7)

1.1光立方原理 (7)

1.2 3DLED光立体的优越性以及主要应用 (8)

2设计课题硬件系统的设计 (3)

2.1 LED管脚搭接方法： (3)

2.2设计课题电路原理图 (4)

2.3设计课题电路PCB图 (6)

2.4 设计课题电路元器件布局图 (7)

2.5 设计课题元器件清单 (8)

3 设计课题软件系统的设计 (9)

3.1 3dLED光立方代码图形 (9)

3.2 设计课题软件系统程序清单 (12)

4 设计结论 (17)

4.1 设计总结与使用说明 (18)

4.2 电路的调试和调试出现的问题 (18)

4.3设计体会 (18)

结束语 (19)

参考文献 (20)

1 概述

1.1光立方原理

光立方也就是LED的立体阵列，一般的LED是平面的，比如一个字，而光立方则是在多个等间距的平面再组合成一个立体。这样就可以显示真3D图形。8*8*8光立方我们把它拆成8个面，如下图，每个面64个灯，或说成64束。

我们要控制这64个灯使其自由变换，然后控制每个层依次点亮即可。

图1

学过点阵的都知道，如果要控制8*8点阵，需要16个引脚，那么8*8*8点阵我们再用8个引脚充当8*8点阵的总开关即可，我们只要把64个LED灯的阴极连接在一起就可以了。

图2

1.2 3DLED光立体的优越性以及主要应用

1. 3DLED以其功耗低，寿命长，亮度高，视角大，可视距离远等优点而具有极为广阔的发展前景。随着人们生活水平的提高，3DLED逐渐应用于各行各业。人们对其的要求也越来越高，已经不再满足于二维平面，进而转向三维平面。3DLED的出现是一个很好的契机。

2.3DLED光立体极具观赏性，人们可以根据自己的要求，设计不同的图案，

展现不同的立体效果。可以说它是变幻无穷的。因其极大地观赏性，使人们在接受信息，数据的同时更加印象深刻，使信息的传输更有效率。

3. 随着3D技术的逐步发展，3DLED被广泛应用于现实生活中，比如LED显示屏，LED图像，LED立体摄影。这些技术在我们的生活中随处可见，电影院，会议场合，舞台设计，以及各种娱乐场所。

2设计课题硬件系统的设计

2.1 LED管脚搭接方法：

为了保持整体的通透性，立体感，3dLED光立方没有设计额外的支架，所有的搭接直接用LED的管脚。

1.水平折弯：基本徒手可以完成，将512个LED灯的阴极都弯曲成90度，为

了焊接的统一性，折弯时尽量保持角度的统一，还要注意区分阴极与阳极，由于我们做的是共阴，所以将阴极折弯。如图3

图3 LED灯弯曲成90度

2.垂直折弯：为了让阴极摆出发光体一部分，使其与上下的LED搭接，可利用尖嘴钳对LED进行垂直折弯。

3.由点到线：自备一块木板，在上面打8*8的64个孔，每个孔的间距大约为2cm，将折好的LED插入一排后，其阴极正好搭接在一起，进行焊接，图4，实现LED共阴。因为LED很脆弱，很容易因为焊接时温度过高而烧坏LED,所以每次焊接完后都要去检查每个灯是否会亮，这是很重要的一步。